题目内容
【题目】五氧化二钒常用作化学工业中的催化剂，广泛用于冶金、化工生产。一种以钒渣(主要含有V2O3，还有少量FeO、Al2O3、SiO2等)为原料生产V2O5的工艺流程如图：
已知：VO
+H2O
VO
+2H+
(1)“焙烧”时，V2O3转化为NaVO3的化学方程式是___。
(2)滤渣1为___(填化学式)，“酸浸”后，调pH=7.6，除了得到沉淀Fe(OH)3、___，另一个目的是___。
(3)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)的离子方程式是___。图1是沉钒率随温度的变化曲线，温度高于80℃，沉钒率下降，其可能原因是___。
(4)在“煅烧”过程中，固体残留率(剩余固体质量/原始固体质量x100%)随温度变化的曲线如图2所示。NH4VO3分解过程中，先后失去的物质分别是___、___。(填化学式)
(5)金矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2+＋V2++2H+
VO2++H2O+V3+，电池充电时，阳极的电极反应式为___。
【答案】V2O3+Na2CO3+O2
2NaVO3+CO2 H2SiO3 Al(OH)3 使VO
+H2O
VO
+2H+平衡正向移动，VO更多的转化为VO NH
+VO=NH4VO3↓ 温度高于80℃，NH水解程度增大成为主要因素，使NH浓度减小，沉钒率下降或温度升高NH4VO3溶解度增大或温度升高铵盐分解 NH3 H2O VO2++H2O-e-=VO+2H+
【解析】
钒渣(主要含有V2O3，还有少量FeO、Al2O3、SiO2等)混合碳酸钠在空气中焙烧，V2O3转化为NaVO3同时铁元素被氧化、SiO2转化为Na2SiO3；再用足量稀硫酸浸取，得到的溶液中主要含有VO、Fe3+、Al3+，滤渣1为不溶于稀硫酸的H2SiO3；之后调节溶液pH值使Fe3+、Al3+转化为沉淀，滤渣2主要为Fe(OH)3、Al(OH)3，同时pH增大使VO+H2OVO+2H+平衡正向移动；之后加入硫酸铵得到NH4VO3沉淀，过滤煅烧沉淀得到V2O5。
(1)V2O3与碳酸钠混合在空气中煅烧，转化为NaVO3的过程中V元素被氧气氧化，根据电子守恒和元素守恒可得化学方程式为V2O3+Na2CO3+O22NaVO3+CO2；
(2)滤渣1为不溶于稀硫酸的H2SiO3；根据分析可知调pH=7.6，得到的沉淀有Fe(OH)3、Al(OH)3，pH增大使VO+2OVO+2H+平衡正向移动，VO更多的转化为VO；
(3)沉钒过程发生复分解反应，离子方程式为NH+VO=NH4VO3↓；铵根在水溶液中会发生水解，水解为吸热反应，温度高于80℃，NH水解程度增大成为主要因素，使NH浓度减小，沉钒率下降；同时温度升高NH4VO3溶解度增大；且铵盐不稳定，温度升高铵盐分解；
(4)根据铵盐的性质，NH4VO3分解产生氨气和HVO3，根据题意可知HVO3又分解产生V2O5；假设初始NH4VO3的质量为117g，物质的量为1mol，根据元素守恒可知分解过程中会产生1molNH3和0.5molH2O；A点减少的质量为117g×(1-85.47%)=17g，刚好是1molNH4VO3中的NH3，所以起点到A点失去的物质是NH3；A点到B点减少的质量为117g×(85.47%-77.78%)=9g，刚好是0.5molH2O的质量，所以A到B失去的是H2O；
(5)充电时阳极失电子发生氧化反应，根据电池总反应可知，阳极的电极反应式为VO2++H2O-e-=VO+2H+。
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【题目】蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：
(1)蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2＋外，还含有的金属离子是__________________。
(2)进行Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7～8(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)。
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
开始沉淀pH | 1.5 | 3.3 | 9.4 |
Ca(OH)2不能过量，若Ca(OH)2过量可能会导致________溶解、________沉淀。
(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入______________________________________________________________(填入物质的化学式)，
然后______________________________________________________________________(依次填写实验操作名称)。
(4)物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是________(填写物质化学式)。
(5)现设计一个实验，确定产品aMgCO3·bMg(OH)2·cH2O中a、b、c的值，请完善下列实验步骤(可用试剂：浓硫酸、碱石灰)：
①样品称量
②高温分解
③________________________________________________________________________
④________________________________________________________________________
⑤MgO称量
(6)18.2 g产品完全分解后，产生6.6 g CO2和8.0 g MgO，由此可知，产品的化学式中：
a＝________，b＝________，c＝________。
【题目】某学习小组探究 Mg 与 NaHCO3 溶液反应的机理，做了如下探究。
实验一：
实验 A | 实验 B | |
操作 | 在注射器中加入过量镁片（擦去表面氧化膜）， 吸入 15mL 饱和 NaHCO3 溶液。 | 在注射器中加入过量镁片（擦去表面 氧化膜），吸入 15mL 蒸馏水。 |
现象 | 有气体产生，20min 后注射器内壁和底部产生 大量白色沉淀 | 缓慢产生气体 |
（1）写出 B 中生成气体的化学方程式_____。
实验二：
（2）实验 A 产生的气体有_____。
实验三：分别取少量实验 A 和 B 的上层清液于两支试管中，各加入 2 滴 BaCl2 溶液，A 中立即产生白色沉淀，B 中无明显现象。
（3）实验三说明 Mg 与 NaHCO3 溶液反应产生了_____（填离子符号）。对 A 中白色固体的成分提出假设：
I．白色固体是 Mg(OH)2；II．白色固体是 MgCO3；III．白色固体是碱式碳酸镁。
实验四：
将 A 中白色沉淀过滤、洗涤后，取 0.1mol 加入 1mol/L 盐酸 800mL 恰好完全反应，产生标况下的 CO2 气体 6.72L。
（4）白色沉淀的主要成分为_____（写化学式）。
（5）综上所述，结合平衡移动原理解释实验 A 中产生现象的原因____________________________。
